閻錫山所以如此頑固，要與太原共存亡，是因為他認為國民黨仍控製著長江以南的半壁江山，隻要還有這樣一個基地，就能與繼續周旋。同時，他得到大西洋公約即將簽字的消息後，認為美蘇“不願戰亦須戰不能戰亦不得不戰，美國已感到遲一日險一日矣”（《山西省公安廳敵偽檔案》9—2—5），美蘇必戰，第三次世界大戰很快就要爆發，隻要大戰一爆發，他就可以得到美國的援助。另一個重要原因是1949年1月21日，蔣介石下野，李宗仁成為代總統後，閻錫山指示在南京的楊愛源向李宗仁和美國駐華大使司徒雷登等，進行周旋，由他任行政院院長，如此，太原形勢再緊急時，他可飛往南京任行政院長，太原形勢緩和，又可仍在太原統治山西。在正爭取行政院長的關鍵時刻，他不想給人留下棄城逃跑的印象，而想以“守城名將”贏得李宗仁等的好感。但嚴峻而無情的現實，卻容不得閻錫山如此多想。閻錫山為了自己的“生存”，還是拋棄了與太原共存亡的旦旦誓言，選擇了逃離孤城，以走為上之策。

1949年3月上旬，當平津戰役結束後，奉中央軍委和之命的華北野戰軍第19、第20兵團（原華北野戰軍改稱中國人民解放軍第18兵團），以及第4野戰軍第1炮兵師，相繼開赴太原前線，使太原前線部隊力量大大加強，總兵力達25萬人，與閻軍總兵力的比例為3.15﹕1，各種重型火炮的比例為1.27﹕1，彈藥的比例為4﹕1，並且，解放軍進一步緊縮了對太原的包圍，不僅太原南郊和北郊的飛機場已被控製，而且，閻錫山新開辟的西門外紅溝機場也進入了解放軍的炮火射程以內，空中交通行將完全斷絕，太原城破在即。麵對如此危局，閻錫山不由大為恐懼和感到絕望。他終日坐臥不安，手內時常拿著一根木棍，不論親信和部屬，見人就想打，對請示或回答公事的人員，見了就要罵，除過問郊區的戰況和運輸糧食的飛機情形以外，其他事件，一律不願過問。此種情況，據他周圍的人說，是30多年來從未見過的。由此不難想見當時閻錫山心情壞到了什麽程度。在此情況下，閻錫山為及早離開太原，又指示在南京的楊愛源向代總統李宗仁和美國駐華大使司徒雷登加緊對他出任行政院長一事的活動。事情進展順利，眼看就要成功，但在蔣介石的施壓下，李宗仁改變態度，發表何應欽為行政院長，並請賈景德電閻，告以閻的名望很高，不敢以行政院長委屈。賈在電中告閻，行政院既已發表敬之（何應欽字），當然副院長之席未便屈就，容再徐圖辦法。閻接電後，甚為生氣，但因情勢已十分危急，為早日離開險境，乃複電賈：“為了拯救晉民，名位高下，在所不計，雖副席亦可也”。見閻態度如此，李宗仁遂於3月28日致電閻錫山：“和平使節將於31日飛平。關於和談大計，深欲事先與兄奉商，敬祈即日命駕入京籍聆教益”。閻錫山接到此電，當即批了“有飛機即去”5個字。次日複電李宗仁：“寅儉辰電敬悉，遵當如命晉京，懇賜飭派飛機為禱”（《山西省公安廳敵偽檔案》9—2—5）。3月29日下午，閻錫山召開各軍政負責人約20人參加的會議，進入會場後，他與大家親熱地打著招呼，一改長期以來滿麵陰沉，乖張暴戾之態，寒暄過後，他叫吳紹之向人們宣讀了李宗仁電文，接著他告訴大家，“也許三天五天，也許十天八天，等和平商談有了結果，我就回來”。並宣布，在他走後，由梁化之、王靖國、孫楚、趙世齡、吳紹之組成5人小組負責，一切由代主任孫楚主持。爾後，他又與人們交談了約半個小時。這時，梁化之報告說：“天氣已經不早，飛機在機場等候，請早動身吧”。閻錫山不讓大家送行，從會議室出來後，立即乘汽車直奔太原西門外紅溝（屹嶛溝）機場。閻錫山乘座的飛機起飛時，西山、東山的解放軍炮火跟蹤射擊，打死了不少侍衛人員。在炮火聲中，閻錫山隻帶了侍從長張逢吉與一名廚師逃離了太原。

本來，閻錫山想讓其五堂妹閻慧卿也一同前往的，因為自抗戰以來，閻慧卿就一直照料著閻錫山的生活起居，對閻錫山的生活習慣十分熟悉，照料得十分周到。人們也知道他兄妹倆關係非常密切，形影不離。但閻錫山為了穩定人心，隻好忍痛割愛，讓閻慧卿留下來，而人們見閻慧卿不走，也認為閻錫山肯定還要回來。豈料這是閻錫山使用的金蟬脫殼之計。以前人們常說：“十三個高幹，哄的個老漢（閻錫山）”，可是這一次卻是一個老漢，哄了十三個高幹。閻錫山於太原辛亥起義後，因清兵攻入娘子關，曾率部離開過太原，中原大戰失敗後，在蔣介石、張學良的逼迫下，第二次離開太原，抗戰爆發後，因娘子關失陷，在日軍凶猛攻勢下，第三次離開太原。但後來，隨著形勢的變化，他又都返回太原。然而這次離開太原，卻是“黃鶴一去不複返”，再也未能回來了。

4月3日，中央同意了太原前線總前委司令員兼政委徐向前提出的太原作戰方案，並同時要求他們：“注意和平解決的可能性，如有接洽機會應利用之”。5日，軍委又來電指出：“閻錫山已離太原，李宗仁願出麵交涉和平解決太原問題。我們已告李宗仁代表（本日由平去寧）允許和平解決”。同日，太原前線總前委召開擴大會議，研究決定總攻太原方案。中國人民解放軍副總司令彭德懷作了指示，並在此後擔任了解放太原的總指揮（徐向前因兵休息）。11日，軍委來電指出，雖然與南京代表的和談“頗有進展，如南京方麵同意，可能於15或16日簽字。但破裂的可能性仍然存在，因此，請將攻擊太原的時間推遲至20日，那時如能簽訂和平協定，則太原即可用和平方法解決；如果和談破裂或簽字後反悔不執行，則用戰鬥方法解決”（《解放太原》第10—11頁）。根據軍委指示，太原前線總前委，決定致函孫楚、王靖國，派趙承綬和高斌、曹近謙進城談判，但被王靖國以“中央有命令，被俘人員不準進城”、“老頭不在，無人做主”為由，加以拒絕，而國民黨南京和談代表在下野的蔣介石的幹擾下，又缺乏和談誠意，故意拖延時間，因此，用武力解放太原已不可避免。

4月17日，中央軍委給太原前線總前委來電指出：“你們覺得何時發起打太原為有利，即可動手打太原，不受任何約束”。4月20日，太原前線部隊對太原發起總攻。依作戰部署，第18兵團附1野第7軍主力以及4野炮1師1部，分組左、右兩個集團，分別從大東門以南和以北攻城；第19兵團附晉中軍區3個獨立旅及4野炮1師1部，分別由城西、城南發起攻擊，之後轉由城南首義門以東攻城；第20兵團附1野第7軍1個師、4野炮1師一部，由城東北及城西北實施攻擊突破。4月21日，、朱德發布《向全國進軍的命令》，攻城部隊堅決執行“全軍指戰員奮勇前進，堅決、幹淨、徹底地殲滅中國境內的一切敢於抵抗的國民黨反動派”的命令，不怕犧牲，英勇戰鬥，經近3日之激戰，至4月22日，太原外圍據點已被全部肅清。除“鐵血師”投誠外，閻軍守備外圍的12個步兵師被全殲。

4月24日早上5時30分，太原前線部隊以1300門大炮從四麵八方向太原城垣猛烈轟擊，6點多鍾，第19、20兵團在火力掩護下，分別從南、北首先登城，第18兵團及第7軍由城東分4路登城。解放軍相繼殺進城內後，經過激烈巷戰，10時，攻城戰鬥全部結束，太原勝利解放。閻錫山盤踞了近30年的老巢被徹底搗毀。不久，5月1日大同和平解放，結束了閻錫山統治山西38年的曆史。太原戰役曆時6個多月，戰役殲滅國民黨太原綏靖公署，第11和第15兵團2個兵團部，6個軍部，10個師部，2個特種兵師，1個特種兵總隊，4個團及非正規部隊3個師4個總隊共124790人。活捉太原綏署副主任、第15兵團司令孫楚、第10兵團司令兼太原守備司令王靖國、太原綏署副總顧問兼炮兵副總指揮岩田等。山西省政府主席、同誌會工委會主任梁化之，太原綏署特種警憲指揮處處長徐瑞，副處長蘭風、李紫雲，以及閻慧卿等則在城破後服毒自殺。出賣黃樵鬆的戴炳南太原解放後被搜捕鎮壓。戰役中，人民解放軍傷亡4.55萬人。參戰民工傷亡955人，其中203人犧牲。

5月1日，中央電賀太原解放，賀電稱：“此次我太原前線人民解放軍奉命攻城，迅速堅決，敵酋就縛。大同敵軍，亦即投誠。從此，山西全境宣告解放，華北臻於鞏固，當此偉大節日，特向你們致熱烈祝賀”。